JP4862826B2 - Silicon single crystal manufacturing method and silicon single crystal manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、チョクラルスキー法(Czochralski Method、以下CZ法と略する)によるシリコン単結晶の製造方法および製造装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a silicon single crystal by a Czochralski method (hereinafter abbreviated as CZ method).
従来、シリコン単結晶の育成方法として、黒鉛ルツボに支持された石英ルツボ内のシリコン融液から半導体用の高純度シリコン単結晶を成長させるCZ法が知られている。この方法は、チャンバの上部に設けられた回転・引上げ機構からワイヤーを介してルツボ上方のチャンバ内部に吊り下げられた種結晶用ホルダに種結晶を取付け、ワイヤーを繰り出してその種結晶をシリコン融液に接触させ、ダッシュネッキング法等により種結晶を引上げてシリコン融液から種絞り部分を作製し、その後目的とする直径まで結晶を徐々に太らせて成長させることにより、所望の面方位を有する無転位の単結晶インゴットを得ることができるものである。 Conventionally, as a method for growing a silicon single crystal, a CZ method for growing a high-purity silicon single crystal for a semiconductor from a silicon melt in a quartz crucible supported by a graphite crucible is known. In this method, a seed crystal is attached to a seed crystal holder suspended inside the chamber above the crucible via a wire from a rotating / pulling mechanism provided at the top of the chamber, and the wire is fed out to melt the seed crystal into silicon. Contact with the liquid, pull the seed crystal by dash necking method, etc. to produce the seed squeezed part from the silicon melt, then gradually thicken the crystal to the desired diameter and grow to have the desired plane orientation A dislocation-free single crystal ingot can be obtained.
ワイヤーを用いた単結晶製造装置の一般的な構成例を図2に示す。
単結晶製造装置50は、シリコン原料融液104を収容するルツボ105、106、多結晶原料を加熱、融解するためのヒータ107などが、トップチャンバ121、ミドルチャンバ122、ボトムチャンバ123等から構成されたメインチャンバ120内に格納されている。ルツボ105、106は、図示しない回転駆動機構によって回転昇降自在なルツボ回転軸119に支持されている。また、ルツボ105、106を取り囲むように原料融液104を加熱するためのヒータ107が配置されており、このヒータ107の外部には、ヒータ107からの熱がメインチャンバ120に直接輻射されるのを防止するための断熱部材108が周囲を取り囲むように設けられている。
An example of a general configuration of a single crystal manufacturing apparatus using a wire is shown in FIG.
The single
メインチャンバ120上に連設された引上げチャンバ102の上部には、育成された単結晶棒103を引上げる引上げ機構115が設けられている。引上げ機構115からは引上げワイヤー116が巻き出されており、その先端には、種結晶117を取り付けるための種ホルダ118が接続され、種ホルダ118の先に取付けられた種結晶117をシリコン融液104に着液し、引上げワイヤー116を引上げ機構によって巻き取ることで種結晶117の下方に単結晶棒103を引上げて育成する。
A
種ホルダ118の先に取付けられた種結晶117をシリコン融液104に着液する際に、シリコン融液面の温度が単結晶を育成するのに適した温度となっていることが重要であり、特許文献1に前記単結晶を育成するのに適した融液面温度である種結晶着液温度の設定方法が記載されている。即ち、シリコン融液面温度を温度測定器により測定し、測定した融液面温度の変動幅が所定値以下となったら、その時の融液面温度測定値の最小値を種結晶着液温度としている。
あるいは、更に5分以上融液温度の測定を継続し、この間のシリコン融液面温度の最小値を種結晶着液温度としている(特許文献1参照)。
When the
Alternatively, the measurement of the melt temperature is further continued for 5 minutes or more, and the minimum value of the silicon melt surface temperature during this period is set as the seed crystal deposition temperature (see Patent Document 1).
また、結晶直径が大口径(例えば直径300mmあるいは400mm以上)の単結晶を製造する場合においては、シリコン融液に磁場を印加するCZ法(以下MCZ法と略する)が使用される。 Further, in the case of producing a single crystal having a large crystal diameter (for example, a diameter of 300 mm or 400 mm or more), a CZ method (hereinafter abbreviated as MCZ method) in which a magnetic field is applied to the silicon melt is used.
一般に、無転位のシリコン単結晶を製造するためには、種結晶をシリコン融液に着液させるときの融液面温度が単結晶を育成するのに適した温度となっていることが重要である。
しかし、従来のシリコン単結晶製造装置では、シリコン融液面の温度測定点を1点のみとしているため、測定点でのシリコン融液面温度が安定している状態で種結晶を着液させることはできるが、シリコン融液全体の温度安定性は必ずしも保証されない。
In general, in order to produce a dislocation-free silicon single crystal, it is important that the melt surface temperature when the seed crystal is deposited in the silicon melt is a temperature suitable for growing the single crystal. is there.
However, since the conventional silicon single crystal manufacturing apparatus has only one temperature measurement point on the silicon melt surface, the seed crystal can be deposited while the silicon melt surface temperature at the measurement point is stable. However, the temperature stability of the entire silicon melt is not necessarily guaranteed.
特に、例えば直径300mmあるいは400mm以上の大口径のシリコン単結晶を成長させる場合、シリコン融液表面も大口径化するため、シリコン融液中心とヒーターの距離は長くなりシリコン融液全体の温度は不均一となる。 In particular, when a silicon single crystal having a large diameter of, for example, 300 mm or 400 mm is grown, the surface of the silicon melt is also enlarged, so that the distance between the center of the silicon melt and the heater is long, and the temperature of the entire silicon melt is not high. It becomes uniform.
また、MCZ法によるシリコン単結晶の製造においては、磁場を印加することによってルツボ内の融液の対流を抑制し、その結果、局所的なシリコン融液温度は安定し、着液部の融液温度変動幅は小さくなるものの、対流が抑制されるのでシリコン融液全体の温度は磁場を印加しない場合と比較して不均一となってしまう。 In addition, in the production of a silicon single crystal by the MCZ method, convection of the melt in the crucible is suppressed by applying a magnetic field, and as a result, the local silicon melt temperature is stabilized, and the melt in the landing portion is stabilized. Although the temperature fluctuation width is small, the convection is suppressed, so that the temperature of the entire silicon melt becomes non-uniform compared to the case where no magnetic field is applied.
これらにより、シリコン融液面の温度のばらつきが大きくなってしまい、シリコン融液全体が適切な種結晶着液温度となっていない状態でも種結晶を着液させる場合がある。このような場合、無転位のシリコン単結晶を成長させるのが困難であった。
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、シリコン融液全体の温度を適切な種結晶着液温度とすることができるシリコン単結晶製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
As a result, variations in the temperature of the silicon melt surface increase, and the seed crystal may be deposited even when the entire silicon melt is not at an appropriate seed crystal deposition temperature. In such a case, it was difficult to grow a dislocation-free silicon single crystal.
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a silicon single crystal manufacturing method and a manufacturing apparatus capable of setting the temperature of the entire silicon melt to an appropriate seed crystal deposition temperature. To do.
上記目的を達成するために、本発明によれば、単結晶製造装置内のルツボに多結晶シリコン原料を充填し、ヒータで加熱して多結晶シリコン原料を融解した後に該シリコン融液に種結晶を着液して該種結晶の下方に単結晶を育成するチョクラルスキー法を用いたシリコン単結晶の製造方法であって、前記シリコン融液の融液面温度を複数点測定し、その測定した複数の融液面温度を基に種結晶を融液に着液させる際の種結晶着液温度を決定することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法が提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a crucible in a single crystal manufacturing apparatus is filled with a polycrystalline silicon raw material, heated with a heater to melt the polycrystalline silicon raw material, and then seeded into the silicon melt. Is a method for producing a silicon single crystal using the Czochralski method for growing a single crystal below the seed crystal, and measuring the melt surface temperature of the silicon melt at a plurality of points, and measuring the temperature method for manufacturing a silicon single crystal, characterized in that based on the seed crystal a plurality of melt surface temperature that determines the seed crystal deposition solution temperature at which Chakueki to melt Ru are provided.
このように、シリコン融液の融液面温度を複数点測定し、その測定した複数の融液面温度を基に種結晶を融液に着液させる際の種結晶着液温度を決定することで、より正確にシリコン融液全体の温度を把握することができ、シリコン融液全体が適切な種結晶着液温度となっているか判定することができる。 In this way, the melt surface temperature of the silicon melt is measured at a plurality of points, and the seed crystal landing temperature when the seed crystal is deposited on the melt is determined based on the measured melt surface temperatures. Thus, the temperature of the entire silicon melt can be grasped more accurately, and it can be determined whether the entire silicon melt has an appropriate seed crystal deposition temperature.
このとき、前記複数点測定した融液面温度の平均値が所定温度となったら、その時の融液面温度平均値を種結晶を融液に着液させる際の種結晶着液温度に決定することができる。
このように、測定した複数のシリコン融液温度の平均値という指標を用いれば、具体的に種結晶着液温度を設定することができ、シリコン融液全体の平均値が適切な種結晶着液温度となっているか判定することができる。
At this time, when the average value of the melt surface temperatures measured at the plurality of points reaches a predetermined temperature, the average value of the melt surface temperature at that time is determined as the seed crystal deposition temperature when the seed crystal is deposited on the melt. it is Ru can.
In this way, by using an index called the average value of a plurality of measured silicon melt temperatures, the seed crystal deposition temperature can be specifically set, and the average value of the entire silicon melt is appropriate. It can be determined whether the temperature is reached.
またこのとき、複数点測定した全ての融液面温度の変動幅が所定値以下となったら、その時の融液面温度を種結晶を融液に着液させる際の種結晶着液温度に決定することができる。
このように、複数点測定した全ての融液面温度の変動幅が所定値以下となったら、その時の融液面温度を種結晶を融液に着液させる際の種結晶着液温度に決定することで、シリコン融液全体が適切な種結晶着液温度で安定しているかより精細に判定することができる。
At this time, if the fluctuation range of all the melt surface temperatures measured at a plurality of points is equal to or less than a predetermined value, the melt surface temperature at that time is determined as the seed crystal deposition temperature when the seed crystal is deposited on the melt. it is Ru can be.
As described above, when the fluctuation range of all the melt surface temperatures measured at a plurality of points is equal to or less than a predetermined value, the melt surface temperature at that time is determined as the seed crystal deposition temperature when the seed crystal is deposited on the melt. By doing so, it can be determined more precisely whether the whole silicon melt is stable at an appropriate seed crystal deposition temperature.
また、前記シリコン融液面の温度を測定する複数点の位置の設定方法は、少なくとも、シリコン単結晶を育成する領域の中心部、前記シリコン単結晶を育成する領域の半径/2部、前記シリコン単結晶を育成する領域の周辺部を含むことができる。
このように、シリコン融液面の温度を測定する複数点の位置の設定方法を、少なくとも、シリコン単結晶を育成する領域の中心部、前記シリコン単結晶を育成する領域の半径/2部、前記シリコン単結晶を育成する領域の周辺部を含むようにすることで、シリコン単結晶を育成する領域全体でのシリコン融液面温度が安定しているかより精細に判定することができる。
The method for setting the positions of the plurality of points for measuring the temperature of the silicon melt surface includes at least a central part of a region where a silicon single crystal is grown, a radius / 2 parts of the region where the silicon single crystal is grown, Ru can include a peripheral portion of the area to grow a single crystal.
As described above, the method for setting the positions of the plurality of points for measuring the temperature of the silicon melt surface includes at least the central part of the region where the silicon single crystal is grown, the radius / 2 parts of the region where the silicon single crystal is grown, By including the peripheral part of the region where the silicon single crystal is grown, it is possible to determine more precisely whether the silicon melt surface temperature in the entire region where the silicon single crystal is grown is stable.
また、前記シリコン融液面の温度を測定する複数点の位置の設定方法は、少なくとも、ルツボ内のシリコン融液面の中心部、該シリコン融液面の半径/2部、該シリコン融液面の周辺部を含むことができる。
このように、シリコン融液面の温度を測定する複数点の位置の設定方法を、少なくとも、ルツボ内のシリコン融液面の中心部、該シリコン融液面の半径/2部、該シリコン融液面の周辺部を含むようにすることで、シリコン融液面全体が安定しているかより精細に判定することができる。
In addition, the method of setting the positions of the plurality of points for measuring the temperature of the silicon melt surface includes at least a center portion of the silicon melt surface in the crucible, a radius / 2 part of the silicon melt surface, and the silicon melt surface. Ru can include the peripheral portion.
As described above, the method of setting the positions of the plurality of points for measuring the temperature of the silicon melt surface includes at least the center portion of the silicon melt surface in the crucible, the radius of the silicon melt surface / 2 parts, and the silicon melt. By including the peripheral portion of the surface, it can be determined more precisely whether the entire silicon melt surface is stable.
また、シリコン融液面の温度の測定点数の設定方法は、前記ルツボ内のシリコン融液の外側ほど、多くの融液面温度の測定点を設置することができる。
このように、シリコン融液面の温度の測定点数の設定方法を、前記ルツボ内のシリコン融液の外側ほど、多くの融液面温度の測定点を設置するようにすることで、シリコン融液の内側より円周が長くなったシリコン融液の外側を多くの測定点で温度測定するということになるので、シリコン融液全体の温度安定性をより高精度に判定することができる。
The setting method of measurement points of the temperature of the silicon melt surface, as outer silicon melt in said crucible, Ru can be installed measuring points of a number of melt surface temperature.
As described above, the method for setting the number of points for measuring the temperature of the silicon melt surface is such that the more melt surface temperature measurement points are installed on the outer side of the silicon melt in the crucible, the silicon melt Since the temperature of the outer side of the silicon melt whose circumference is longer than that of the inner side of the silicon melt is measured at many measurement points, the temperature stability of the entire silicon melt can be determined with higher accuracy.
このとき、前記測定点の測定点数の設定方法は、前記融液内の半径が大きくなるほど、多くの融液面温度の測定点を設置することができる。
このように、融液内の半径が大きくなるほど、多くの融液面温度の測定点を設置することで、融液表面において円周方向に円対称で等間隔に温度測定を行うことができる。
At this time, setting of the measurement points of the measurement point, the larger radius of said melt within Ru can be installed measuring points of a number of melt surface temperature.
Thus, as the radius in the melt becomes larger, more melt surface temperature measurement points are installed, so that the temperature can be measured at equal intervals in the circumferential direction in the circumferential direction on the melt surface.
またこのとき、前記測定点の測定点数の設定方法を前記融液内の半径の2乗が大きくなるほど、多くの融液面温度の測定点を設置することができる。
このように、測定点の測定点数の設定方法を前記融液内の半径の2乗が大きくなるほど、多くの融液面温度の測定点を設置することで、シリコン融液表面の測定点数を単位面積当たり等しくすることができる。
At this time, a method of setting the number of measurement points of the measurement point greater the square of the radius in the melt, Ru can be installed measuring points of a number of melt surface temperature.
As described above, the number of measurement points on the surface of the silicon melt is set by setting the number of measurement points of the melt surface temperature as the square of the radius in the melt increases. Can be equal per area.
また、前記ルツボ内のシリコン融液に磁場を印加することが可能である。
磁場を印加した場合、シリコン融液の対流が抑制されるため、磁場を印加しない場合と比較して局所的なシリコン融液の温度安定性は向上するが、シリコン融液面全体の温度は不均一になってしまう。このため、シリコン融液の融液面温度を複数点測定し、その測定した複数の融液面温度を基に種結晶を融液に着液させる際の種結晶着液温度を決定することによって、シリコン融液全体が適切な種結晶着液温度となっているか判定することができる本発明の製造方法は、磁場を印加した場合の種結晶着液温度の設定において特に有効である。
Further, Ru can der applying a magnetic field to the silicon melt in the crucible.
When a magnetic field is applied, convection of the silicon melt is suppressed, so that the local temperature stability of the silicon melt is improved as compared to when no magnetic field is applied, but the temperature of the entire silicon melt surface is inferior. It becomes uniform. Therefore, by measuring the melt surface temperature of the silicon melt at a plurality of points, and determining the seed crystal landing temperature when the seed crystal is deposited on the melt based on the measured melt surface temperatures. The production method of the present invention that can determine whether or not the entire silicon melt has an appropriate seed crystal deposition temperature is particularly effective in setting the seed crystal deposition temperature when a magnetic field is applied.
また本発明によれば、単結晶製造装置内のルツボに多結晶シリコン原料を充填し、ヒータで加熱して多結晶シリコン原料を融解した後に該シリコン融液に種結晶を着液して該種結晶の下方に単結晶を育成するチョクラルスキー法を用いたシリコン単結晶の製造装置であって、少なくとも、前記シリコン原料を充填するためのルツボ、前記シリコン原料を加熱して融解させるためのヒータ、前記ルツボ内のシリコン融液面の温度を複数点測定するための温度測定器を備え、該温度測定器で測定した複数の融液面温度を基に種結晶を融液に着液させる際の種結晶着液温度を決定する手段を有することを特徴とするシリコン単結晶の製造装置が提供される。 Further, according to the present invention, the crucible in the single crystal manufacturing apparatus is filled with the polycrystalline silicon raw material, heated with a heater to melt the polycrystalline silicon raw material, and then seeded with the silicon melt to form the seed. An apparatus for producing a silicon single crystal using a Czochralski method for growing a single crystal below the crystal, at least a crucible for filling the silicon material, and a heater for heating and melting the silicon material A temperature measuring device for measuring the temperature of the silicon melt surface in the crucible at a plurality of points, and when the seed crystal is deposited on the melt based on the plurality of melt surface temperatures measured by the temperature measuring device. apparatus for producing a silicon single crystal, characterized in that it comprises means for determining a seed crystal deposition solution temperature is Ru are provided.
このように、本発明のシリコン単結晶の製造装置は、少なくとも、前記シリコン原料を充填するためのルツボ、前記シリコン原料を加熱して融解させるためのヒータ、前記ルツボ内のシリコン融液面の温度を複数点測定するための温度測定器を備え、該温度測定器で測定した複数の融液面温度を基に種結晶を融液に着液させる際の種結晶着液温度を決定する手段を有するので、より正確にシリコン融液全体の温度を把握することができ、シリコン融液全体が適切な種結晶着液温度となっているか判定することができる。こうすることで大口径の無転位単結晶を容易に製造することができる。 Thus, the silicon single crystal manufacturing apparatus of the present invention includes at least a crucible for filling the silicon raw material, a heater for heating and melting the silicon raw material, and the temperature of the silicon melt surface in the crucible. A means for determining a seed crystal deposition temperature when the seed crystal is deposited on the melt based on a plurality of melt surface temperatures measured by the temperature measuring instrument. Therefore, the temperature of the entire silicon melt can be grasped more accurately, and it can be determined whether the entire silicon melt has an appropriate seed crystal deposition temperature. By doing so, a large-diameter dislocation-free single crystal can be easily produced.
このとき、前記種結晶着液温度の決定手段は、前記複数点測定した融液面温度の平均値が所定温度となったら、その時の融液面温度平均値を種結晶を融液に着液させる際の種結晶着液温度に決定するものとすることができる。
このように、本発明のシリコン単結晶の製造装置は、複数点測定した融液面温度の平均値が所定温度となったら、その時の融液面温度平均値を種結晶を融液に着液させる際の種結晶着液温度に決定する手段を有するので、具体的に種結晶着液温度を設定することができ、シリコン融液全体の平均値が適切な種結晶着液温度となっているか判定することができる。こうすることで大口径の無転位単結晶を容易に製造することができる。
At this time, when the average value of the melt surface temperature measured at the plurality of points reaches a predetermined temperature, the means for determining the seed crystal landing temperature is determined by using the average value of the melt surface temperature at that time for landing the seed crystal into the melt. Ru can be made to determine the seed crystal deposition solution temperature at which.
As described above, when the average value of the melt surface temperature measured at a plurality of points reaches a predetermined temperature, the silicon single crystal manufacturing apparatus of the present invention uses the seed crystal as a melt to the melt surface temperature average value at that time. Since it has a means for determining the seed crystal deposition temperature at the time of forming, it is possible to set the seed crystal deposition temperature specifically, and whether the average value of the entire silicon melt is an appropriate seed crystal deposition temperature Can be determined. By doing so, a large-diameter dislocation-free single crystal can be easily produced.
またこのとき、前記種結晶着液温度の決定手段は、前記複数点測定した全ての融液面温度の変動幅が所定値以下となったら、その時の融液面温度を種結晶着液温度に決定するものとすることができる。
このように、本発明のシリコン単結晶の製造装置は、複数点測定した全ての融液面温度の変動幅が所定値以下となったら、その時の融液面温度を種結晶着液温度に決定する手段を有するので、シリコン融液全体が適切な種結晶着液温度で安定しているかより精細に判定することができる。こうすることで大口径の無転位単結晶をより容易に製造することができる。
Further, at this time, the means for determining the seed crystal landing temperature, when the fluctuation range of all the melt surface temperatures measured at the plurality of points becomes a predetermined value or less, the melt surface temperature at that time is set to the seed crystal landing temperature. Ru can be assumed that the decision to.
Thus, the silicon single crystal manufacturing apparatus of the present invention determines the melt surface temperature at that time as the seed crystal deposition temperature when the fluctuation range of all the melt surface temperatures measured at a plurality of points is below a predetermined value. Therefore, it can be determined more precisely whether the entire silicon melt is stable at an appropriate seed crystal deposition temperature. By doing so, a large-diameter dislocation-free single crystal can be produced more easily.
さらに、本発明によれば、ルツボ内のシリコン融液に磁場を印加する手段を有する前記のシリコン単結晶の製造装置が提供される。
磁場を印加した場合、シリコン融液の対流が抑制されるため、磁場を印加しない場合と比較してシリコン融液面全体の温度が不均一になってしまう。このため、シリコン融液の融液面温度を複数点測定し、その測定した複数の融液面温度を基に種結晶を融液に着液させる際の種結晶着液温度を決定することによって、シリコン融液全体が適切な種結晶着液温度となっているか判定する手段を有する本発明の製造装置は、磁場を印加した場合の種結晶着液温度の設定において特に有効である。
Furthermore, according to the present invention, apparatus for producing the silicon single crystal having a means for applying a magnetic field to the silicon melt in the crucible Ru it is provided.
When the magnetic field is applied, the convection of the silicon melt is suppressed, so that the temperature of the entire silicon melt surface becomes non-uniform compared to the case where the magnetic field is not applied. Therefore, by measuring the melt surface temperature of the silicon melt at a plurality of points, and determining the seed crystal landing temperature when the seed crystal is deposited on the melt based on the measured melt surface temperatures. The production apparatus of the present invention having means for determining whether or not the entire silicon melt has an appropriate seed crystal deposition temperature is particularly effective in setting the seed crystal deposition temperature when a magnetic field is applied.
本発明ではシリコン単結晶の製造方法及びその装置において、温度測定器で測定した複数の融液面温度を基に種結晶を融液に着液させる際の種結晶着液温度を決定するようにするので、シリコン融液全体の温度を適切な種結晶着液温度とすることができ、大口径の無転位結晶を容易に製造することができる。 In the present invention, in the method and apparatus for producing a silicon single crystal, the seed crystal deposition temperature when the seed crystal is deposited on the melt is determined based on a plurality of melt surface temperatures measured by a temperature measuring device. Thus, the temperature of the entire silicon melt can be set to an appropriate seed crystal deposition temperature, and a large-diameter dislocation-free crystal can be easily produced.
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
従来、直径300mm以上あるいは400mm以上の大口径結晶をCZ法またはMCZ法にて成長させる際、種結晶着液温度の見極めが非常に難しく、絞り部やコーン部で有転位化することが多かった。このことは、温度測定を行っていないシリコン融液の一部分が種結晶着液には不適切な温度になっていてもそれを検出することができず、コーン部までの間に有転位化したものと思われる。
Hereinafter, although an embodiment is described about the present invention, the present invention is not limited to this.
Conventionally, when a large-diameter crystal having a diameter of 300 mm or more or 400 mm or more is grown by the CZ method or the MCZ method, it is very difficult to determine the seed crystal deposition temperature, and it has often undergone dislocation at the squeezed part or the cone part. . This means that even if a part of the silicon melt that has not been temperature-measured is at an inappropriate temperature for the seed crystal deposition solution, it cannot be detected, and dislocation has occurred until the cone part. It seems to be.
そこで本発明者はこのような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、シリコン融液の温度を測定する位置を増やしシリコン融液面全体の温度をより正確に測定し、その測定した複数の融液面温度を基に種結晶を融液に着液させる際の種結晶着液温度を決定すれば、シリコン融液面全体の温度の安定性を判定することができ、シリコン融液全体の温度を適切な種結晶着液温度とすることができ、コーンまでの間で有転位化することなくシリコン単結晶を得ることができることを見出した。そして、本発明のシリコン単結晶の製造装置は、温度測定器で測定した複数の融液面温度を基に種結晶を融液に着液させる際の種結晶着液温度を決定する手段を有することによって、大口径の無転位結晶を容易に製造することができるものとなっている。 Therefore, the present inventor has intensively studied to solve such problems. As a result, the position for measuring the temperature of the silicon melt is increased, the temperature of the entire silicon melt surface is measured more accurately, and the seed crystal is deposited on the melt based on the measured melt surface temperatures. If the seed crystal deposition temperature is determined, the stability of the temperature of the entire silicon melt surface can be determined, and the temperature of the entire silicon melt can be set to an appropriate seed crystal deposition temperature. It has been found that a silicon single crystal can be obtained without dislocation between the two. The silicon single crystal manufacturing apparatus of the present invention has means for determining the seed crystal deposition temperature when the seed crystal is deposited on the melt based on a plurality of melt surface temperatures measured by a temperature measuring device. Thus, a large-diameter dislocation-free crystal can be easily produced.
図1に本発明に係るシリコン単結晶製造装置の一例を示した。
図1に示したシリコン単結晶製造装置20はトップチャンバ、ミドルチャンバ、ボトムチャンバ等から構成されたメインチャンバ4内に、シリコン融液8を収容するルツボ1、前記シリコン融液8を加熱するヒータ2等が設置されている。このヒータ2の外部には、ヒータ2からの熱がメインチャンバ4に直接輻射されるのを防止するための断熱部材15が周囲を取り囲むように設けられている。
FIG. 1 shows an example of a silicon single crystal manufacturing apparatus according to the present invention.
A silicon single
メインチャンバー4の首部には、下端をシリコン融液8に向かって垂下する黒鉛製円筒16が設けられ、該黒鉛製円筒下端に断熱リング17が取付けされている。この断熱リング17は本発明の必須ではなく、取りつけなくても良い。しかし、取り付けることで、製造する単結晶の口径が大きくなっても十分な熱遮蔽効果をもち、引上げ速度の低下をきたすこともなく、結晶熱履歴、結晶の温度分布を容易にかつ精度よく制御することができるという効果がある。
The neck of the main chamber 4 is provided with a
メインチャンバ4上に連設された引上げチャンバ5の上部には、育成された単結晶を引上げる引上げ機構12が設けられている。
引上げ機構12からは引上げワイヤー6が巻き出されており、その先端には、種結晶10を取り付けるためのシードチャック9が接続され、シードチャック9の先に種結晶10が取り付けられている。
A pulling
A pulling
ルツボ1は単結晶製造装置20の下部に取り付けられた回転駆動機構(不図示)によって回転昇降自在なルツボ回転軸13により支持されている。ルツボ回転軸13は、単結晶製造装置20中のシリコン融液8の表面の位置関係によって結晶品質が変わることがないよう、融液面を一定位置に保つため、単結晶棒14と逆方向に回転させながら単結晶棒14の引上げに応じてシリコン融液8が減少した分だけルツボ1を上昇させる。
The
また、メインチャンバの周囲にはシリコン融液に磁場を印加するための磁場印加装置3が設置されている。
このようなシリコン単結晶製造装置を用いてCZ法によりシリコン単結晶を製造するには、まず、前記ルツボ内にシリコン原料を入れ、これを前記ルツボ1の周囲に設置したヒータ2により加熱して原料を融解してシリコン融液8とする。
A magnetic
In order to manufacture a silicon single crystal by the CZ method using such a silicon single crystal manufacturing apparatus, first, a silicon raw material is put in the crucible and heated by a
そして単結晶を育成するのに適した温度に融液面温度が安定したら、シードチャック9に固定された種結晶10をルツボ1内のシリコン融液8に着液させて、引上げワイヤー6を回転させながら巻き上げて、単結晶を育成させていく。このとき、磁場印加装置3によりシリコン融液に磁場を印加しながら単結晶を育成させることができる。
なお、本発明のシリコン単結晶製造装置において磁場の印加は必須ではなく、これに限定されない。以上までは、従来のシリコン単結晶製造装置と同様である。
When the melt surface temperature is stabilized at a temperature suitable for growing a single crystal, the
In addition, in the silicon single crystal manufacturing apparatus of the present invention, the application of a magnetic field is not essential and is not limited to this. The above is the same as the conventional silicon single crystal manufacturing apparatus.
図1に示すように、本発明のシリコン単結晶製造装置には、種結晶10をシリコン融液8に着液する際の単結晶を育成するのに適した融解面温度の見極めを行うための複数の温度測定器7a、7b、7c、7dが設置されている。前記温度測定器で測定するシリコン融液面の位置は、シリコン融液面中心から異なる距離上の位置となっており、温度測定器7cによってシリコン融液面の中心部を、温度測定器7bによってシリコン融液面の半径/2部を、温度測定器7aによってシリコン融液面の周辺部を、温度測定器7dによって単結晶を育成する領域の周辺部をそれぞれ測定するようになっている。
As shown in FIG. 1, the silicon single crystal manufacturing apparatus of the present invention is used to determine the melting surface temperature suitable for growing a single crystal when the
なお、図1に示す本発明のシリコン単結晶製造装置の例では4つの温度測定器7a,7b,7c、7dが前記に示した位置に設置されているが、設置する温度測定器の数及び設置する位置及び測定する位置はこれに限定されるものではない。
ここで、設置する温度測定器は多ければ多いほど融液面の温度分布をより正確に把握出来るので好ましいが、設置できる数にはコスト上及び装置上の制約もあるので、少なくとも、2箇所設置し、望ましくはシリコン融解面の中心部からの距離が異なる3箇所以上に設置するのが良い。
In the example of the silicon single crystal manufacturing apparatus of the present invention shown in FIG. 1, four
Here, it is preferable that more temperature measuring devices are installed because the temperature distribution on the melt surface can be grasped more accurately. However, the number of devices that can be installed is limited in terms of cost and equipment. In addition, it is desirable to install at three or more places where the distance from the center of the silicon melting surface is different.
また、前記複数の温度測定位置が、少なくとも、シリコン単結晶を育成する領域の中心部、前記シリコン単結晶を育成する領域の半径/2部、前記シリコン単結晶を育成する領域の周辺部を含んでいるようにすることができる。
このように、複数の温度測定位置が、少なくとも、シリコン単結晶を育成する領域の中心部、前記シリコン単結晶を育成する領域の半径/2部、前記シリコン単結晶を育成する領域の周辺部を含んでいるようにすれば、シリコン単結晶を成長させる領域全体でのシリコン融液面温度が所定温度で安定した状態であるか、より詳細に判定することができる。種結晶着液の際には、特にシリコン単結晶を育成させる領域全体でのシリコン融液面温度が所定温度で安定している必要がある。温度測定器を設置する位置は、もちろんこれに限定されるわけではない。
Further, the plurality of temperature measurement positions include at least a central portion of a region where the silicon single crystal is grown, a radius / 2 portion of the region where the silicon single crystal is grown, and a peripheral portion of the region where the silicon single crystal is grown. You can make it come out.
As described above, the plurality of temperature measurement positions include at least the central portion of the region where the silicon single crystal is grown, the radius / 2 portion of the region where the silicon single crystal is grown, and the peripheral portion of the region where the silicon single crystal is grown. If included, it can be determined in more detail whether the silicon melt surface temperature in the entire region where the silicon single crystal is grown is stable at a predetermined temperature. In the seed crystal deposition, it is necessary that the silicon melt surface temperature in the entire region where the silicon single crystal is grown is stable at a predetermined temperature. Of course, the position where the temperature measuring device is installed is not limited to this.
例えば、前記温度を測定する複数点の位置が、少なくとも、ルツボ内のシリコン融液面の中心部、該シリコン融液面の半径/2部、該シリコン融液面の周辺部を含んでいるようにすることができる。
このように、温度を測定する複数点の位置が、少なくとも、ルツボ内のシリコン融液面の中心部、該シリコン融液面の半径/2部、該シリコン融液面の周辺部を含んでいるようにすれば、シリコン融液面の全体の温度をより詳細に把握することができる。種結晶着液の際には、シリコン融液面全体の温度が所定温度で安定している状態がより好ましい。
温度測定器を設置する位置は、もちろんこれに限定されるわけではない。
For example, the positions of the plurality of points at which the temperature is measured include at least the center part of the silicon melt surface in the crucible, the radius / 2 part of the silicon melt surface, and the peripheral part of the silicon melt surface. Can be.
As described above, the positions of the plurality of points at which the temperature is measured include at least the center part of the silicon melt surface in the crucible, the radius / 2 part of the silicon melt surface, and the peripheral part of the silicon melt surface. By doing so, the overall temperature of the silicon melt surface can be grasped in more detail. In the case of seed crystal deposition, it is more preferable that the temperature of the entire silicon melt surface is stable at a predetermined temperature.
Of course, the position where the temperature measuring device is installed is not limited to this.
また、前記シリコン融液面の温度の測定点数は、前記ルツボ内のシリコン融液の外側ほど多くするように測定点を設定することが好ましい。シリコン融液の外側ほど円周が長くなるので融液面温度のばらつきが大きくなってしまうが、それに応じて測定点を増やせばより高精度にシリコン融液全体の温度安定性を判定することができる。 Moreover, it is preferable to set the measurement points so that the number of measurement points of the temperature of the silicon melt surface increases toward the outside of the silicon melt in the crucible. As the outer circumference of the silicon melt becomes longer, the dispersion of the melt surface temperature becomes larger, but if the number of measurement points is increased accordingly, the temperature stability of the entire silicon melt can be determined with higher accuracy. it can.
このとき、例えば、前記融液内の半径が大きくなるほど、多くの融液面温度の測定点を設定することができる。シリコン単結晶は円対称で半径方向に成長していくので、半径に比例して温度測定点を設ければ、融液表面において円周方向に円対称で等間隔に温度測定を行うことができ、より高精度にシリコン融液全体の温度安定性を判定することができる。温度測定器を設置する数は、もちろんこれに限定されるわけではない。 At this time, for example, as the radius in the melt increases, more measurement points of the melt surface temperature can be set. Since the silicon single crystal grows in a radial direction with circular symmetry, if a temperature measurement point is provided in proportion to the radius, temperature measurement can be performed at equal intervals in the circumferential direction on the melt surface in a circular symmetry. Thus, the temperature stability of the entire silicon melt can be determined with higher accuracy. Of course, the number of temperature measuring devices is not limited to this.
あるいはこのとき、前記融液内の半径の2乗が大きくなるほど、多くの融液面温度の測定点を設置することができる。こうすることにより、シリコン融液表面の測定点数を単位面積当たり等しくすることができ、より高精度にシリコン融液全体の温度安定性を判定することができる。 Alternatively, at this time, as the square of the radius in the melt increases, more measurement points of the melt surface temperature can be set. By doing so, the number of measurement points on the surface of the silicon melt can be made equal per unit area, and the temperature stability of the entire silicon melt can be determined with higher accuracy.
そして、前記温度測定器7a、7b、7c、7d、引上げ機構12、および前記ヒータは制御用コンピュータ11に接続されている。該制御用コンピュータ11はシリコン原料の融解完了後、シリコン融液面温度を種結晶着液温度まで降下させるためにヒータ電力を制御する手段および温度測定器7a、7b、7c、7dで測定した複数の融液面温度を基に種結晶10をシリコン融液8に着液させる際の種結晶着液温度を決定する手段を有する。
The
そして、本発明のシリコン単結晶製造装置では、制御用コンピュータ11で、温度測定器7a、7b、7c、7dで測定した複数の融液面温度を基に種結晶10をシリコン融液8に着液させる際の種結晶着液温度を決定するように制御している。
このとき、複数点測定した融液面温度の平均値が所定温度となったら、その時の融液面温度平均値を種結晶を融液に着液させる際の種結晶着液温度に決定するように制御用コンピュータによって制御することができる。平均値を求める場合、瞬時値を用いるのではなく、各測定点での温度をある程度の時間に亘って平均し、その上で測定点全体の平均値を用いることが好ましい。または、各測定点での温度をある程度の時間に亘って平均し、その各測定点での平均値それぞれがそれぞれの所望値となった時に、その時の融液面温度を種結晶を融液に着液させる際の種結晶着液温度とすることができる。「ある程度の時間」は長ければ長いほど良いが、少なくとも5分、より好ましくは1時間以上であることが望ましい。
In the silicon single crystal manufacturing apparatus of the present invention, the
At this time, if the average value of the melt surface temperature measured at a plurality of points reaches a predetermined temperature, the average value of the melt surface temperature at that time is determined as the seed crystal deposition temperature when the seed crystal is deposited on the melt. It can be controlled by a control computer. When obtaining the average value, it is preferable not to use the instantaneous value but to average the temperature at each measurement point over a certain period of time and then use the average value of the entire measurement point. Alternatively, the temperature at each measurement point is averaged over a certain period of time, and when the average value at each measurement point reaches the desired value, the melt surface temperature at that time is converted into the melt from the seed crystal. It can be set as the seed crystal deposition temperature at the time of landing. The longer the “a certain amount of time” is, the better.
また、複数点測定した全ての融液面温度の変動幅が所定値以下となったら、その時の融液面温度を種結晶を融液に着液させる際の種結晶着液温度に決定するように制御用コンピュータによって制御することができる。平均値を用いた場合は、融液面全体の温度が安定していない(高温部と低温部が混在している)状態でも、高温と低温が相殺して平均値としては所定温度となってしまう場合がある。このような場合には単結晶の育成工程におけるコーン工程で有転位化する可能性がある。 Further, when the fluctuation range of all the melt surface temperatures measured at a plurality of points is equal to or less than a predetermined value, the melt surface temperature at that time is determined as the seed crystal deposition temperature when the seed crystal is deposited on the melt. It can be controlled by a control computer. When the average value is used, even if the temperature of the entire melt surface is not stable (a high temperature part and a low temperature part are mixed), the high temperature and the low temperature cancel each other and the average value becomes a predetermined temperature. May end up. In such a case, dislocation may occur in the cone process in the single crystal growing process.
そこで融液面温度の変動幅を指標にすれば、対流により融液内の温度は変化しているにも拘わらず、その変化量を抑えることが出来るので、即ち融液面全体の温度が一様になっているかを判断することが出来る。ここで変動幅は小さい程良いが、少なくとも1.0℃の変動幅には抑えたい。但し、シリコン単結晶を成長させる領域とそれ以外の領域では温度安定性の重要度が異なるので、ルツボ中心からの距離によって変動幅基準を変えても良い。 Therefore, if the fluctuation range of the melt surface temperature is used as an index, the amount of change can be suppressed even though the temperature in the melt is changed by convection, that is, the temperature of the entire melt surface is constant. It can be judged whether it is like. Here, the smaller the fluctuation range, the better. However, it is desirable to suppress the fluctuation range to at least 1.0 ° C. However, since the importance of temperature stability is different between the region in which the silicon single crystal is grown and the other region, the fluctuation range reference may be changed depending on the distance from the crucible center.
また、指標とする変動幅は(1)一定時間内の各測定点での最大値・最小値の差でも良いし、(2)同時に測定した全測定点の最大値・最小値の差でも良いし、(3)一定時間内の全測定点の最大値・最小値の差でも良い。当然、(3)の条件が一番厳しいので、これの単結晶化成功率が一番高くなる。
ここで、一定時間内とは、前述の平均値の場合と同じく、長ければ長いほど良いが、少なくとも5分、より好ましくは1時間以上であることが望ましい。
また、変動幅が小さくても融液表面温度の絶対値が適正な着液温度と異なっていてはコーンまでに有転位化してしまうので、温度の平均値と変動幅の両方が所望の状態となるようにしても良い。
In addition, the fluctuation range as an index may be (1) the difference between the maximum value and the minimum value at each measurement point within a certain time, or (2) the difference between the maximum value and the minimum value at all the measurement points measured simultaneously. (3) The difference between the maximum value and the minimum value of all measurement points within a certain time may be used. Naturally, since the condition (3) is the most severe, the single crystal crystallization success rate is the highest.
Here, as in the case of the above-mentioned average value, the longer the predetermined time, the better. However, it is desirable that it is at least 5 minutes, more preferably 1 hour or more.
Also, even if the fluctuation range is small, if the absolute value of the melt surface temperature is different from the appropriate landing temperature, it will undergo dislocation by the cone, so both the average value of the temperature and the fluctuation range are in the desired state. You may make it become.
以上のようにして、複数の測定温度に基づき種結晶の着液温度を決定したら、制御用コンピュータ11は引上げ機構12を制御して種結晶10をシリコン融液8に着液させ、単結晶の育成を行う。
このように、本発明ではシリコン単結晶製造装置において、測定した複数の融液面温度を基に種結晶を融液に着液させる際の種結晶着液温度を決定するように制御するので、シリコン融液全体の温度を適切な種結晶着液温度とすることができ、大口径の無転位結晶を容易に製造することができる。
As described above, when the seed crystal deposition temperature is determined based on a plurality of measurement temperatures, the
Thus, in the present invention, in the silicon single crystal manufacturing apparatus, control is performed so as to determine the seed crystal deposition temperature when the seed crystal is deposited on the melt based on the measured plurality of melt surface temperatures. The temperature of the entire silicon melt can be set to an appropriate seed crystal deposition temperature, and a large-diameter dislocation-free crystal can be easily produced.
また、本発明のシリコン単結晶製造装置を使用したシリコン単結晶の製造方法において、単結晶の育成時にルツボ1内のシリコン融液8に磁場を印加することが可能である。単結晶直径が大口径化(例えば、直径300mm以上あるいは400mm以上)すると、融液の対流を抑制して種結晶の着液部の温度を安定させるためなどにMCZ技術が重要となるが、MCZ法では磁場を印加することによってシリコン融液の対流が抑制されるため、磁場を印加しない場合と比較してシリコン融液面全体の温度が不均一になってしまう。
Further, in the method for producing a silicon single crystal using the silicon single crystal production apparatus of the present invention, it is possible to apply a magnetic field to the
このため、シリコン融液の融液面温度を複数点測定し、その測定した複数の融液面温度を基に種結晶を融液に着液させる際の種結晶着液温度を決定することによって、シリコン融液全体が適切な種結晶着液温度となっているか判定することができる本発明のシリコン単結晶の製造方法は、磁場を印加した場合の種結晶着液温度の設定において特に有効である。 Therefore, by measuring the melt surface temperature of the silicon melt at a plurality of points, and determining the seed crystal landing temperature when the seed crystal is deposited on the melt based on the measured melt surface temperatures. The method for producing a silicon single crystal according to the present invention, which can determine whether the entire silicon melt has an appropriate seed crystal deposition temperature, is particularly effective in setting the seed crystal deposition temperature when a magnetic field is applied. is there.
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples of the present invention, but the present invention is not limited to these.
(実施例1)
図1に示すようなシリコン単結晶の製造装置を用い、直径450mmのシリコン単結晶をMCZ法により製造した。引上機の引上げチャンバ5の上面及びメインチャンバ4の上面にシリコン融液面の温度を測定するための温度測定器を3箇所に設置した。引上げチャンバ5に設置したのは、シードチャック9外縁から1cm外側の円周上(シリコン単結晶を育成する領域の中心部)に1箇所、黒鉛製円筒16の内側から1cm内側の円周上に1箇所(シリコン単結晶を育成する領域の周辺部)、メインチャンバに設置したのは、断熱リング17とルツボ1の隙間の円周上(シリコン融液面の周辺部)に1箇所の計3箇所である。
Example 1
A silicon single crystal having a diameter of 450 mm was manufactured by the MCZ method using a silicon single crystal manufacturing apparatus as shown in FIG. Temperature measuring devices for measuring the temperature of the silicon melt surface were installed at three locations on the upper surface of the pulling
全3箇所のシリコン融液面温度の平均値が1450℃になった時に、その時の融液面温度平均値を種結晶を融液に着液させる際の種結晶着液温度に決定するように制御してシリコン単結晶を成長させたところ、無転位の直径450mmシリコン単結晶を75%の確率で得ることができた。 When the average value of the silicon melt surface temperature at all three locations reaches 1450 ° C., the average value of the melt surface temperature at that time is determined as the seed crystal deposition temperature when the seed crystal is deposited in the melt. When the silicon single crystal was grown under control, a dislocation-free diameter 450 mm silicon single crystal could be obtained with a probability of 75%.
(実施例2)
上記実施例1において、3箇所で2時間に亘って測定した全ての融液面温度の変動幅が1.0℃以下となったら、その時の融液面温度を種結晶を融液に着液させる際の種結晶着液温度に決定するよう制御した以外は、実施例1と同じ条件で直径450mmのシリコン単結晶をMCZ法により製造した。
(Example 2)
In Example 1 above, when the fluctuation range of all the melt surface temperatures measured over 3 hours at 3 locations became 1.0 ° C. or less, the melt surface temperature at that time was poured into the melt with the seed crystal. A silicon single crystal having a diameter of 450 mm was produced by the MCZ method under the same conditions as in Example 1 except that the temperature was controlled so as to determine the seed crystal deposition temperature at the time.
その結果、無転位の直径450mmシリコン単結晶を85%の確率で得ることができた。実施例1よりも確率が上がったのは、融液面温度はある程度の幅を持って変動していることから、融液面温度を絶対値で管理するよりも変動幅で管理する方が融液面温度の安定性をより正確に把握できるためであると思われる。 As a result, a dislocation-free diameter 450 mm silicon single crystal could be obtained with a probability of 85%. The probability is higher than in Example 1 because the melt surface temperature fluctuates with a certain range, so it is more manageable to manage the melt surface temperature with the fluctuation range than with the absolute value. This seems to be because the stability of the liquid surface temperature can be grasped more accurately.
(実施例3)
上記実施例1において、3箇所の温度測定器に加えて、断熱リング17の(内径+外径)/2の円周上に1箇所、温度測定器を設置した以外、実施例1を同じ条件で直径450mmのシリコン単結晶をMCZ法により製造した。
(Example 3)
In Example 1, in addition to the three temperature measuring devices, Example 1 is the same as that of Example 1 except that one temperature measuring device is installed on the circumference of (inner diameter + outer diameter) / 2 of the heat insulating ring 17. A silicon single crystal having a diameter of 450 mm was manufactured by the MCZ method.
4箇所で2時間に亘って測定した全ての融液面温度の変動幅が1.0℃以下となったら、その時の融液面温度を種結晶を融液に着液させる際の種結晶着液温度に決定するよう制御してシリコン単結晶を成長させたところ、無転位の直径450mmシリコン単結晶を95%の確率で得ることができた。実施例2よりも確率が上がったのは、温度測定点を増やしたためであると思われる。下記のテストとの対比で、複数点の温度測定が重要であることが示される。 When the fluctuation range of all the melt surface temperatures measured over 4 hours at 4 locations is 1.0 ° C. or less, the melt surface temperature at that time is used to deposit the seed crystal on the melt. When a silicon single crystal was grown by controlling to determine the liquid temperature, a dislocation-free diameter 450 mm silicon single crystal could be obtained with a probability of 95%. The probability is higher than in Example 2 because it is because the number of temperature measurement points is increased. In contrast to the test below, multiple point temperature measurements are shown to be important.
(比較例1)
上記実施例1において、設置した温度測定器を黒鉛製円筒16の内側から1cm内側の円周上(シリコン単結晶を育成する領域の周辺部)の1箇所のみとした以外、実施例1と同じ条件で直径450mmのシリコン単結晶をMCZ法により製造した。
1箇所で2時間に亘って測定した融液面温度の変動幅が1.0℃以下となったら、その時の融液面温度を種結晶を融液に着液させる際の種結晶着液温度に決定するよう制御してシリコン単結晶を成長させたところ、無転位の直径450mmのシリコン単結晶を得られたのは僅か40%の確率であった。
(Comparative Example 1)
Example 1 is the same as Example 1 except that the installed temperature measuring instrument is only one place on the
When the fluctuation range of the melt surface temperature measured over 2 hours at one location is 1.0 ° C. or less, the melt surface temperature at which the seed crystal is deposited on the melt When the silicon single crystal was grown under the control to be determined as follows, it was only 40% of the probability that a dislocation-free silicon single crystal having a diameter of 450 mm was obtained.
(テスト)
比較例1において有転位化した原因は融液面温度の偏りと推測し、これを確認するために、装置は実施例3と同様とし、融液面温度は4箇所全てを測定したが、黒鉛製円筒16の内側から1cm内側の円周上(シリコン単結晶を育成する領域の周辺部)の引上げチャンバに設置した1箇所の温度測定器のみで2時間に亘って測定した融液面温度の変動幅が1.0℃以下となったら、その時の融液面温度を種結晶を融液に着液させる際の種結晶着液温度に決定するよう制御してシリコン単結晶を成長させた。
(test)
The cause of dislocation formation in Comparative Example 1 was presumed to be an uneven melt surface temperature, and in order to confirm this, the apparatus was the same as in Example 3, and the melt surface temperature was measured at all four locations. The melt surface temperature measured over a period of 2 hours with only one temperature measuring device installed in the pulling chamber on the
前記黒鉛製円筒16の内側から1cm内側の円周上に設置した温度測定器の2時間に亘って測定した融液面温度の変動幅が1.0℃以下となった時点で他の3箇所の同一の時間帯の温度変動幅を確認したところ、シリコン単結晶を育成する領域の中心部で測定した融液面温度の変動幅は1.0℃以内であったが、断熱リング17の(内径+外径)/2の円周上で測定した融液面温度の変動幅は2.0℃、シリコン融液面の周辺部で測定した融液面温度の変動幅は1.5℃であり、融液面温度に偏りがあることが明らかになった。
When the fluctuation range of the melt surface temperature measured over 2 hours by the temperature measuring device installed on the
1…ルツボ、 2…ヒータ、 3…磁場印加装置、
4…メインチャンバ、 5…引上げチャンバ、
6…引上げワイヤー、 7a、7b、7c、7d…温度測定器、
8…シリコン融液、9…シードチャック、 10…種結晶、
11…制御用コンピュータ、12…引上げ機構、
13…ルツボ回転軸、14…単結晶棒、
15…断熱部材、16…黒鉛製円筒、17…断熱リング、
20…シリコン単結晶製造装置。
1 ... crucible, 2 ... heater, 3 ... magnetic field application device,
4 ... main chamber, 5 ... pulling chamber,
6 ... Pulling wire, 7a, 7b, 7c, 7d ... Temperature measuring device,
8 ... Silicon melt, 9 ... Seed chuck, 10 ... Seed crystal,
11 ... control computer, 12 ... pulling mechanism,
13 ... crucible rotation axis, 14 ... single crystal rod,
15 ... heat insulating member, 16 ... graphite cylinder, 17 ... heat insulating ring,
20 ... Silicon single crystal manufacturing apparatus.
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